一种桥塞组合工具部件锥形套的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，以一种或两种含氟工程树脂共混为基础树脂，或在含氟工程树脂中添加玻璃纤维或硫酸镁晶须共混，制备共混专用料后注塑成型，提高桥塞组合工具中锥形套部件的模量，调节锥形套部件的断裂伸长率和模量的平衡，满足桥塞组合工具在油气田完井作业中的应用。本发明专利技术所述的含氟工程树脂共混专用料特别适用于注塑成型方法生产锥形套，克服选用其它材料用模压法成型工艺的复杂性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种桥塞组合工具部件锥形套的制备方法。
技术介绍
桥塞组合工具作为开发页岩气，进行井下压裂施工的主要工具之一，是开发页岩气等资源作业过程的核心技术。但桥塞组合工具的作业环境日趋复杂，常规金属材料和橡胶材料制作的桥塞已远远不能满足苛刻的井下作业环境的要求。要开发新型桥塞组合工具，满足井下恶劣工作环境的需求，首先需要在制造桥塞组合工具部件的材料上有所突破，选择耐酸碱、耐高压、耐腐蚀、耐高温的功能材料。开发致密气和页岩气用复合材料桥塞，不仅桥塞组合工具轻量化，而且压裂后的钻铣速率有很大提高，从传统金属桥塞组合工具的数小时，提高到约15min，大大缩短了完井作业时间，提高了完井工作效率。其中，桥塞组合工具中的锥形套部件是保护主要密封件(橡胶胶筒)的关键部件，提高胶筒的耐压性能和密封性能。该部件除了要求耐井下的高温(≥150℃)、高压、酸碱腐蚀等工作环境外，还需要有足够的拉伸强度和断裂伸长率，以满足在座封压裂过程中承受大幅度形变而不被破坏。因而，锥形套是桥塞组合工具实现密封保压功能的关键部件。在现有的国内外专利技术中，国内专利ZL200220128741.4中，在胶筒的一侧或两侧粘接耐高温的且和胶筒一同硫化成型的塑料护肩，塑料护肩为耐高温的塑料或橡塑共混高分子材料，该方法需要选择合适的粘接剂和严格的硫化工艺，满足胶筒的密封性能；专利ZL200620031888.6中，使用胶筒护碗，护碗整体为伞状结构，在护碗主体的外侧纵向面上设计有对称细条状加强勒，胶筒密封后，护碗主体外侧的细条状加强勒可增加护碗对胶筒的保护强度，有效的防止了胶筒的肩突和流动，提高胶筒的密封性能，但带加强勒护碗的加工工艺较为复杂。国外如美国的哈利伯顿能源服务公司、史密斯油田服务公司、BJ服务公司、威德福国际公司、贝克休斯国际公司等公司的钻井、完井作业工具的开发技术已经非常成熟，经过几代的发展已经克服了诸多弊端，形成各自的专利技术，如US7424909B2、US208/0132960A1、US5271468、US6220349B1、US5271468C1、US5431412、US7735549B1、US6318461B1、US7779927B2、US6712153B2、US2008/0173453A1、US7600572B2。目前国外作为密封部件胶筒护碗用的材料是醚改性聚四氟乙烯(PFA)，添加30％的无机填料，通过高温模压方法成型，成型过程中产生大量的不可回收废料。醚改性聚四氟乙烯材料市场用量小，相对价格较高，醚改性聚四氟乙烯加工温度高，必须用高温模压成型工艺，工艺较复杂，加工成本相对较高。本技术选择通用含氟工程树脂作为基础树脂，通过添加玻璃纤维或硫酸镁晶须，采用注塑成型工艺方法加工锥形套，满足桥塞组合工具部件锥形套使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生产桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，本专利技术的关键在于选择合适的含氟工程树脂，特别适用于注塑成型工艺。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于生产桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，包括如下步骤：(A)采用基础树脂作为原料，进行熔融共混，成型；(B)将步骤A获得的成型产品进行热处理，得到最终锥形套部件；其中所述基础树脂为含氟工程树脂的一种或两种共混，或在含氟工程树脂中添加无机填料共混，所述成型为注塑成型。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其中所述含氟工程树脂优选1,1-二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯基醚、六氟丙烯基醚的均聚物或二元、三元共聚物。上述选择含氟工程树脂混合使用的目的是调控专用料力学性能和加工性能的平衡。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其中所述含氟工程树脂的熔体流动指数范围优选0.5～60g/10min，更优选5～20g/10min。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其中所述无机填料优选玻璃纤维或硫酸镁晶须。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其中所述玻璃纤维或硫酸镁晶须的添加比例与基础树脂重量比优选0.05～0.5:1。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其中所述熔融共混的温度优选280～370℃，所述注塑成型的温度优选320～370℃，所述注塑成型的压力优选50～110bar，所述热处理温度优选200～250℃。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，该方法特别适用于注塑成型方法生产锥形套，可很好的满足桥塞组合工具在油气田完井作业中的应用。本专利技术所述的桥塞组合工具部件锥形套的高温力学性能测试方法是将高温力学性能测试万能试验机的烘箱温度设定为150℃，温度达到150℃后恒温30min。将制备的样条安装于匹配的夹具上，放入烘箱，于150℃下恒温5min，然后按5mm/min的拉伸速度下测试样条的力学性能，其它实验条件参照GB840-2006。样条的制备方法如下(样条制作图纸见图1)：(1)将锥形套沿中心轴方向，以30mm宽，切割成片；(2)将切割的长方形样片放置到铣床上，将长边铣平；(3)使用直径为Φ25mm，倒角为5mm的铣刀，从样条长边正中一次加工出哑铃型结构的凹槽，要求两侧倒角对称；(4)最终样条表面光滑，无瑕疵，且能保留浇口位置信息等，样条的中心平行区长度为15mm。本专利技术的优势在于选择国内可稳定供应的含氟工程树脂，确定适宜的加工工艺条件，生产桥塞组合工具部件锥形套，降低生产桥塞组合工具部件锥形套材料成本。本专利技术的另一个优势在于用国产含氟工程树脂，采用注塑成型方法生产锥形套，生产工艺相对简单，降低加工成本。相比之下，利用高温模压法生产桥塞组合工具部件锥形套，压模的设计与制造相对较为复杂，初次投资较高，制品尺寸受设备限制。另外还需要脱模剂、稀释剂、填料表面处理剂，填料强度损失较大，比容大，模压时装模困难，并需采用多次预压程序合模，劳动条件欠佳。而选择适宜的含氟工程树脂，降低生产桥塞组合工具部件锥形套材料成本；采用注塑成型方法生产锥形套，生产工艺相对简单，降低加工成本，满足桥塞组合工具完井作业使用要求。附图说明图1为样条制作图纸。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的具体说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。任何不超出本专利技术的构思和范畴的改动，都在本专利技术的范围之内。含氟工程树脂的种类：在本专利技术中，对含氟工程树脂的种类并无特别限定，例如可以列举：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，包括如下步骤：A、采用基础树脂作为原料，进行熔融共混，成型；B、将步骤A获得的成型产品进行热处理，得到最终锥形套部件；其特征在于：所述基础树脂为含氟工程树脂的一种或两种共混，或在含氟工程树脂中添加无机填料共混，其中所述成型为注塑成型。

【技术特征摘要】
1.一种桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，包括如下步骤：
A、采用基础树脂作为原料，进行熔融共混，成型；
B、将步骤A获得的成型产品进行热处理，得到最终锥形套部件；
其特征在于：所述基础树脂为含氟工程树脂的一种或两种共混，或在含氟
工程树脂中添加无机填料共混，其中所述成型为注塑成型。
2.根据权利要求1所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其特征
在于：所述含氟工程树脂为1,1-二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯基
醚、六氟丙烯基醚的均聚物或二元、三元共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的桥塞组合工具部件锥形套的制备方法，其
特征在于：所述含氟工程树脂的熔体流动指数范围为0.5～60g/10min。
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【专利技术属性】
技术研发人员：辛世煊，薛山，郎笑梅，孙鑫，周生远，张雪琴，冉印，魏静，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11